鋁合金精密加工和微型化改革之路

1、鋁合金精密加工和微型化改革之路鋁合金精密加工和微型化改革之路在所有那些加工復(fù)雜幾何形狀同時(shí)又有很高形狀精度和表面質(zhì)量要求的領(lǐng)域，微型化加工和超精密加工的車床和銑床就越顯示出它的優(yōu)越性。凱福精密制造有限責(zé)任公司股東總經(jīng)理張總說(shuō)：“能夠進(jìn)行切削加工和激光加工的組合機(jī)床是發(fā)展的趨勢(shì)?！蔽⑿突庸ず弯X合金精密零件加工機(jī)床行業(yè)是一個(gè)雖然不大但是很精細(xì)的行業(yè)。在德國(guó)，大約有5~6家企業(yè)可以提供這種在成形精度和表面質(zhì)量方面達(dá)到納米級(jí)的高精密機(jī)床。據(jù)位

2、于深圳福永的凱福精密制造有限責(zé)任公司股東總經(jīng)理估計(jì)，在中國(guó)，微型化和超精密機(jī)床按價(jià)值計(jì)算的市場(chǎng)容量大約為1500萬(wàn)歐元。在爭(zhēng)取客戶的過(guò)程中，外國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)者，特別是美國(guó)的制造商們扮演著非常重要的角色。張總在論述其原因時(shí)說(shuō)道：“從傳統(tǒng)意義上講，美國(guó)制造商在超精密切削加工方面要領(lǐng)先一步，因?yàn)槭撬麄冊(cè)谲娛录夹g(shù)中開(kāi)發(fā)了這種高科技的機(jī)器，他們?cè)诖酥羞M(jìn)行了許多投資并不斷地進(jìn)行開(kāi)發(fā)工作?！钡聡?guó)的制造廠商們?cè)谲娛录夹g(shù)的應(yīng)用方面過(guò)于保守，并因此錯(cuò)失了在金剛石

3、車削和銑削方面和先進(jìn)技術(shù)接軌的機(jī)會(huì)。但是他認(rèn)為，這并不涉及微型化加工?！拔艺J(rèn)為，在這方面，我們沒(méi)有美國(guó)企業(yè)先進(jìn)。也沒(méi)有日本企業(yè)的優(yōu)秀。”在談到增長(zhǎng)率方面的問(wèn)題時(shí)，張總認(rèn)為：“在可以用微型化和超精密機(jī)床加工的產(chǎn)品以兩位數(shù)的增長(zhǎng)率增加的同時(shí)，機(jī)床的增長(zhǎng)率卻是一位數(shù)?！卑凑账挠^點(diǎn)，此中原因在于一些沒(méi)有解決的問(wèn)題?！袄?，如果涉及到要將一個(gè)30mm的銑刀進(jìn)行可重復(fù)地裝夾，同時(shí)具有很高的同心性精度的話，那么對(duì)目前可使用的主軸來(lái)說(shuō)要求就過(guò)高了?！?/p>

4、另一個(gè)問(wèn)題是主軸升溫的問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題目前還不能按照使用所謂的“納米銑刀”進(jìn)行超精密加工的要求進(jìn)行控制。Aachen的Frauenhof生產(chǎn)技術(shù)研究所的超精密機(jī)床組組長(zhǎng)ChristianWenzel也認(rèn)為：“熱穩(wěn)定性問(wèn)題是最困難的課題之一?！彼褜?duì)超精密加工機(jī)床的要求歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：“特別高的定位和重復(fù)精度，非常高的軸的相互位置精度以及很好的減振性能。”因此靜液壓或加預(yù)應(yīng)力的氣體靜力導(dǎo)向裝置是不可放棄的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，或根據(jù)應(yīng)用情況采用直線電動(dòng)

5、機(jī)等等?？梢赃_(dá)到4～5nm的表面光潔度在加工中幾乎全部使用單晶體金剛石的切削刀具。這種切削材料的優(yōu)點(diǎn)是其硬度特別高，而且可以產(chǎn)生出具有原子狀態(tài)銳度的切削刃。只有具備在亞微米范圍的切削刃銳度，才可以制造出具有光學(xué)質(zhì)量的只有幾個(gè)納米的光潔度表面。Wenzel說(shuō)：“使用一個(gè)很好的協(xié)調(diào)的系統(tǒng)是可以達(dá)到4～5nm的表面光潔度的?！毙螤罹热Q于要制造的工件的外部形狀。他說(shuō)：“平面加工的形狀精度約為100nm～100mm之間?！盬enzel說(shuō)：“采

6、用超精密加工主要為了直接制造光學(xué)鏡組，如接觸透鏡和激光鏡組等，或者為了制造注塑模具。并可以普遍地對(duì)塑料和有色金屬材料進(jìn)行切削加工，如黃銅、銅、鋁、鎳等?！绷畛芗庸S商遺憾的是，因?yàn)榻饎偸吞加兄芨叩挠H和性，因此它不能用于加工鋼材。張總說(shuō)道：“目前這是不可能的。當(dāng)然，研究人員正在著手解決這個(gè)問(wèn)題。例如，使用金剛石刀具進(jìn)行超聲波支持的鋼材加工?！蹦壳叭栽诓捎锰娲夹g(shù)，如研磨、激光加工或鋼材涂層等。激光加工可以作為獨(dú)立的工藝方法使用，也

7、可以和研磨結(jié)合采用，在此種情況下用激光打平工件表面上的磨紋。據(jù)張總估計(jì)，能夠進(jìn)行切削加工和激光加工的組合機(jī)床是發(fā)展的趨勢(shì)。在微型化加工時(shí)，工件和刀具的裝卸輸送可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，與此不同的是，超精密加工機(jī)床的裝卸輸送還是人工作業(yè)。預(yù)計(jì)這一點(diǎn)正在補(bǔ)救解決，張總說(shuō)：“我們正在和生產(chǎn)技術(shù)研究所合作，設(shè)法用機(jī)器人自動(dòng)并可重復(fù)地更換直徑為微米范圍的刀具?！蹦壳笆褂玫淖钚〉毒咧睆皆?0mm之下。其他研究項(xiàng)目的宗旨在于加強(qiáng)中國(guó)制造商的競(jìng)爭(zhēng)能力。例如，一個(gè)

8、課題小組在“微型結(jié)構(gòu)”項(xiàng)目的框架內(nèi)正在研制一臺(tái)對(duì)輥筒進(jìn)行超精密加工的機(jī)床。想要加工直徑為200~600mm、長(zhǎng)度為500~2000mm，晶體結(jié)構(gòu)尺寸為5~150mm的輥筒。機(jī)床需配備高精密度的金剛石刀具測(cè)量裝置，以便實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化更換刀具。該項(xiàng)目執(zhí)行單位Karlsruhe研究中心的MichaelPetzold說(shuō)：“該項(xiàng)目進(jìn)展很快，已經(jīng)可以制造和試驗(yàn)一臺(tái)展示型機(jī)器了?！睆埧傇谒漠a(chǎn)品訂購(gòu)目錄中已經(jīng)列上了一種輥筒車床：TDM－1150型超精密車